晶圆（wafer）是制造半导体器件的基础性原材料✿◈。极高纯度的半导体经过拉晶✿◈、切片等工序制备成为晶圆✿◈，晶圆经过一系列半导体制造工艺形成极微小的电路结构✿◈，再经切割✿◈、封装✿◈、测试成为芯片✿◈，广泛应用到各类电子设备当中贝博ballbet体育官方网站✿◈。晶圆材料经历了60余年的技术演进和产业发展✿◈，形成了当今以硅为主✿◈、新型半导体材料为补充的产业局面✿◈。

　　20 世纪 50 年代✿◈，锗（Ge）是最早采用的半导体材料✿◈，最先用于分立器件中✿◈。集成电路的产生是半导体产业向前迈进的重要一步贝博ballbet体育官方网站✿◈， 1958 年 7 月✿◈，在德克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司贝博ballbet体育官方网站✿◈，杰克·基尔比制造的第一块集成电路是采用一片锗半导体材料作为衬底制造的✿◈。

　　但是锗器件的耐高温和抗辐射性能存在短板✿◈，到 60 年代后期逐渐被硅（Si） 器件取代✿◈。 硅储量极其丰富✿◈，提纯与结晶工艺成熟✿◈， 并且氧化形成的二氧化硅（SiO2）薄膜绝缘性能好✿◈，使得器件的稳定性与可靠性大为提高✿◈， 因而硅已经成为应用最广的一种半导体材料✿◈。半导体器件产值来看✿◈，全球 95%以上的半导体器件和 99%以上的集成电路采用硅作为衬底材料✿◈。

　　2017 年全球半导体市场规模约 4122 亿美元✿◈，而化合物半导体市场规模约 200亿美元✿◈，占比 5%以内✿◈。 从晶圆衬底市场规模看✿◈， 2017 年硅衬底年销售额 87 亿美元✿◈， GaAs衬底年销售额约 8 亿美元✿◈。 GaN 衬底年销售额约 1 亿美元✿◈， SiC 衬底年销售额约 3 亿美元最新丝路传说私服✿◈。硅衬底销售额占比达 85%+✿◈。 在 21 世纪✿◈，它的主导和核心地位仍不会动摇✿◈。但是 Si 材料的物理性质限制了其在光电子和高频✿◈、 高功率器件上的应用✿◈。

　　20 世纪 90 年代以来✿◈，以砷化镓（GaAs）✿◈、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料开始崭露头脚✿◈。 GaAs✿◈、 InP 等材料适用于制作高速贝博ballbet体育官方网站✿◈、高频✿◈、大功率以及发光电子器件✿◈，是制作高性能微波✿◈、毫米波器件及发光器件的优良材料✿◈，广泛应用于卫星通讯✿◈、移动通讯✿◈、光通

　　信✿◈、 GPS 导航等领域✿◈。但是 GaAs✿◈、 InP 材料资源稀缺✿◈，价格昂贵✿◈，并且还有毒性✿◈，能污染环境✿◈， InP 甚至被认为是可疑致癌物质✿◈，这些缺点使得第二代半导体材料的应用具有很大的局限性✿◈。

　　第三代半导体材料主要包括 SiC✿◈、 GaN 等✿◈，因其禁带宽度（Eg）大于或等于 2.3 电子伏特（eV）✿◈，又被称为宽禁带半导体材料✿◈。 和第一代✿◈、第二代半导体材料相比✿◈，第三代半导体材料具有高热导率✿◈、高击穿场强✿◈、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点✿◈，可以满足现代电子技术对高温✿◈、高功率✿◈、高压✿◈、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求✿◈，是半导体材料领域最有前景的材料✿◈，在国防✿◈、航空✿◈、航天✿◈、石油勘探✿◈、光存储等领域有着重要应用前景✿◈，在宽带通讯✿◈、太阳能✿◈、汽车制造✿◈、半导体照明✿◈、智能电网等众多战略行业可以降低 50%以上的能量损失✿◈，最高可以使装备体积减小 75%以上✿◈，对人类科技的发展具有里程碑的意义✿◈。

　　化合物半导体是指两种或两种以上元素形成的半导体材料✿◈， 第二代✿◈、第三代半导体多属于这一类✿◈。 按照元素数量可以分为二元化合物✿◈、三元化合物✿◈、四元化合物等等✿◈，二元化合物半导体按照组成元素在化学元素周期表中的位置还可分为 III-V 族✿◈、 IV-IV 族✿◈、 II-VI 族等✿◈。 以砷化镓（GaAs）✿◈、氮化镓（GaN）✿◈、碳化硅（SiC）为代表的化合物半导体材料已经成为继

　　硅之后发展最快✿◈、应用最广最新丝路传说私服✿◈、产量最大的半导体材料✿◈。 化合物半导体材料具有优越的性能和能带结构✿◈：

　　因而化合物半导体多用于射频器件✿◈、光电器件✿◈、功率器件等制造✿◈，具有很大发展潜力✿◈；硅器件则多用于逻辑器件✿◈、存储器等✿◈， 相互之间具有不可替代性✿◈。

　　晶圆制备包括衬底制备和外延工艺两大环节✿◈。 衬底（substrate）是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片✿◈， 衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件✿◈，也可以进行外延工艺加工生产外延片✿◈。 外延（epitaxy）是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程✿◈，新单晶可以与衬底为同一材料✿◈，也可以是不同材料✿◈。 外延可以生产种类更多的材料✿◈，使得器件设计有了更多选择✿◈。

　　衬底制备的基本步骤如下✿◈： 半导体多晶材料首先经过提纯✿◈、掺杂和拉制等工序制得单晶材料✿◈，以硅为例✿◈， 硅砂首先提炼还原为纯度约 98%的冶金级粗硅✿◈，再经多次提纯✿◈，得到电子级高纯度多晶硅（纯度达 99.9999999%以上✿◈， 9~11 个 9）✿◈，经过熔炉拉制得到单晶硅棒✿◈。单晶材料经过机械加工✿◈、化学处理✿◈、 表面抛光和质量检测✿◈，获得符合一定标准（厚度✿◈、晶向✿◈、平整度贝博ballbet体育官方网站✿◈、平行度和损伤层）的单晶抛光薄片✿◈。 抛光目的是进一步去除加工表面残留的损伤层✿◈，抛光片可直接用于制作器件✿◈，也可作为外延的衬底材料✿◈。

　　硅晶圆尺寸最大达 12 寸✿◈， 化合物半导体晶圆尺寸最大为 6 英寸✿◈。 硅晶圆衬底主流尺寸为 12 英寸✿◈，约占全球硅晶圆产能 65%✿◈， 8 寸也是常用的成熟制程晶圆✿◈，全球产能占比 25%✿◈。GaAs 衬底主流尺寸为 4 英寸及 6 英寸✿◈； SiC 衬底主流供应尺寸为 2 英寸及 4 英寸✿◈； GaN 自支撑衬底以 2 英寸为主✿◈。

　　从硅晶圆供给厂商格局✿◈： 日厂把控✿◈， 寡头格局稳定✿◈。日本厂商占据硅晶圆 50%以上市场份额✿◈。前五大厂商占据全球 90%以上份额最新丝路传说私服✿◈。 其中✿◈，日本信越化学占比 27%✿◈、日本 SUMCO 占比 26%✿◈，两家日本厂商份额合计 53%✿◈，超过一半✿◈，中国台湾环球晶圆于 2016 年 12 月晶圆产业低谷期间收购美国 SunEdison 半导体✿◈，由第六晋升第三名✿◈，占比 17%✿◈，德国 Siltronic 占比 13%贝博ballbet体育官方网站✿◈，韩国 SK Siltron（原 LG Siltron✿◈， 2017年被 SK 集团收购） 占比 9%✿◈，与前四大厂商不同✿◈， SK Siltron 仅供应韩国客户✿◈。

　　此外还有法国 Soitec✿◈、中国台湾台胜科✿◈、合晶✿◈、嘉晶等企业✿◈，份额相对较小✿◈。各大厂商供应晶圆类别与尺寸上有所不同✿◈，总体来看前三大厂商产品较为多样✿◈。 前三大厂商能够供应 Si 退火片✿◈、 SOI 晶片✿◈，其中仅日本信越能够供应 12 英寸 SOI 晶片✿◈。德国Siltronic✿◈、韩国 SK Siltron 不提供 SOI 晶片✿◈， SK Siltron 不供应 Si 退火片✿◈。而 Si 抛光片与Si 外延片各家尺寸基本没有差别✿◈。

　　日本在 fab 环节竞争力衰落而材料环节始终保持领先地位✿◈。 20 世纪 80 年代中旬✿◈，日本半导体产业的世界份额曾经超过了 50%✿◈。日本在半导体材料领域的优势从上世纪延续而来✿◈，而晶圆制造竞争力明显减弱✿◈， 半导体 fab 环节出现了明显的区域转移✿◈。究其原因✿◈， fab 环节离需求端较近✿◈，市场变动大✿◈；但硅晶圆同质化程度高✿◈，新进入玩家需要在客户有比较久的时间验证✿◈；且晶圆在晶圆代工中成本占比 10%以下✿◈，晶圆代工厂不愿为较小的价格差别冒险更换不成熟的产品✿◈。

　　IC 设计方面✿◈， 巨头把控竞争壁垒较高✿◈， 2018 年以来 AI 芯片成为新成长动力✿◈。 高通✿◈、博通✿◈、联发科✿◈、苹果等厂商实力最强✿◈，大陆厂商海思崛起✿◈。 随着科技发展引领终端产品升级✿◈，AI 芯片等创新应用对 IC 产品需求不断扩大✿◈，预计到 2020 年 AI 芯片市场规模将从 2016 年约 6 亿美元升至 26 亿美元✿◈， CAGR 达 43.9%✿◈，目前国内外 IC 设计厂商正积极布局 AI 芯片产业✿◈。英伟达是 AI 芯片市场领导者✿◈， AMD 与特斯拉正联合研发用于自动驾驶的 AI 芯片✿◈。

　　对于国内厂商✿◈，华为海思于 2017 年 9 月率先推出麒麟 970 AI 芯片✿◈，目前已成功搭载入 P20等机型✿◈；比特大陆发布的全球首款张量加速计算芯片 BM1680 已成功运用于比特币矿机✿◈；寒武纪的 1A 处理器✿◈、地平线的征程和旭日处理器也已崭露头角✿◈。IC 设计面向终端✿◈、面向市场成为必然最新丝路传说私服✿◈，国内厂商优势明显✿◈。 IC 设计业以需求为导向✿◈，才能够更好服务于下游客户✿◈。海思✿◈、展锐等移动处理芯片✿◈、基带芯片厂商依靠近些年中国智能手机市场爆发迅速崛起✿◈，跻身世界 IC 设计十强✿◈，海思芯片已全面应用到华为智能手机当中✿◈，三星✿◈、小米等厂商亦采用了自研芯片✿◈， 现今中国为全球最大的终端需求市场✿◈，因而国内IC 设计业有巨大发展优势✿◈。

　　从工艺制程来看✿◈，台积电走在行业前列✿◈，目前已大规模生产 10nm 制程芯片✿◈， 7nm 制程将于 2018年量产✿◈；中国大陆最为领先的代工厂商中芯国际目前具备 28nm 制程量产能力✿◈，而台积电早于 2011 年已具备 28nm 量产能力✿◈，相比之下大陆厂商仍有较大差距✿◈。

　　封测龙头日月光则掌握顶尖封装与微电子制造技术贝博ballbet体育官方网站✿◈，率先量产 TSV/2.5D/3D 相关产品✿◈，并于 2018 年 3 月与日厂 TDK 合资成立日月旸电子扩大 SiP布局✿◈。由于封装技术门槛相对较低✿◈，目前大陆厂商正快速追赶✿◈，与全球领先厂商的技术差距正逐步缩小✿◈，大陆厂商已基本掌握 SiP✿◈、 WLCSP✿◈、 FOWLP 等先进技术✿◈，应用方面 FC✿◈、 SiP等封装技术已实现量产✿◈。

　　晶圆尺寸与工艺制程并行发展✿◈，每一制程阶段与晶圆尺寸相对应✿◈。 （1） 制程进步→晶体管缩小→晶体管密度成倍增加→性能提升✿◈。 （2） 晶圆尺寸增大→每片晶圆产出芯片数量更多→效率提升→成本降低✿◈。 目前 6 吋✿◈、 8 吋硅晶圆生产设备普遍折旧完毕✿◈，生产成本更低✿◈，主要生产 90nm 以上的成熟制程✿◈。 部分制程在相邻尺寸的晶圆上都有产出✿◈。 5nm 至 0.13μm则采用 12 英寸晶圆✿◈，其中 28nm 为分界区分了先进制程与成熟制程✿◈，主要原因是 28nm 以后引入 FinFET 等新设计✿◈、新工艺✿◈，晶圆制造难度大大提升✿◈。

　　12 英寸 45-90nm 的成熟制程主要用于性能需求略低✿◈，对成本和生产效率要求高的领域✿◈，例如手机基带✿◈、 WiFi✿◈、 GPS✿◈、蓝牙最新丝路传说私服✿◈、 NFC✿◈、 ZigBee✿◈、 NOR Flash 芯片✿◈、 MCU 等✿◈。 12 英寸或 8 英寸 90nm 至 0.15μm 主要应用于 MCU✿◈、指纹识别芯片✿◈、影像传感器最新丝路传说私服✿◈、电源管理芯片✿◈、液晶驱动 IC 等✿◈。 8 英寸 0.18μm-0.25μm 主要有非易失性存储如银行卡✿◈、 sim 卡等✿◈， 0.35μm 以上主要为 MOSFET✿◈、 IGBT 等功率器件✿◈。

　　衬底市场✿◈： 高技术门槛导致化合物半导体衬底市场寡占✿◈，日本✿◈、美国✿◈、德国厂商主导✿◈。GaAs 衬底目前已日本住友电工✿◈、德国 Freiberg✿◈、美国 AXT✿◈、日本住友化学四家占据✿◈，四家份额超 90%✿◈。住友化学于 2011 年收购日立电缆（日立金属）的化合物半导体业务✿◈，并于 2016年划至子公司 Sciocs✿◈。 GaN 自支撑衬底目前主要由日本三家企业住友电工✿◈、三菱化学✿◈、住友化学垄断✿◈，占比合计超 85%✿◈。 SiC 衬底龙头为美国 Cree（Wolfspeed 部门）✿◈，市场占比超三分之一✿◈，其次为德国 SiCrystal✿◈、美国 II-VI✿◈、美国 Dow Corning✿◈，四家合计份额超 90%✿◈。近几年中国也出现了具备一定量产能力的 SiC 衬底制造商✿◈，如天科合达蓝光✿◈。

　　化合物半导体下游具体应用主要可分为两大类✿◈：光学器件和电子设备✿◈。 光学器件包括LED 发光二极管✿◈、 LD 激光二极管✿◈、 PD 光接收器等✿◈。 电子器件包括 PA 功率放大器✿◈、 LNA低噪声放大器✿◈、射频开关✿◈、数模转换✿◈、微波单片 IC✿◈、功率半导体器件✿◈、霍尔元件等✿◈。 对于GaAs 材料而言✿◈， SC GaAs（单晶砷化镓） 主要应用于光学器件最新丝路传说私服✿◈， SI GaAs（半绝缘砷化镓）

　　以主流旗舰手机 iPhone X 为例可以大致看出中国大陆芯片厂商在全球供应链中的地位✿◈。 CPU 采用苹果自主设计+台积电先进制程代工✿◈， DRAM✿◈、 NAND 来自韩国/日本/美国 IDM厂商✿◈；基带来自高通设计+台积电先进制程代工✿◈；射频模块采用砷化镓材料✿◈，来自 Skyworks✿◈、Qorvo 等 IDM 厂商或博通+稳懋代工✿◈；模拟芯片✿◈、音频 IC✿◈、 NFC 芯片✿◈、触控 IC✿◈、影像传感器等均来自中国大陆以外企业✿◈，中国大陆芯片在苹果供应链中占比为零✿◈。而除芯片✿◈、屏幕以外的零部件大多有中国大陆供应商打入✿◈，甚至部分由大陆厂商独占✿◈。由此可见中国大陆芯片企业在全球范围内竞争力仍低✿◈。

　　通信基站对国外芯片依赖程度极高✿◈，且以美国芯片企业为主✿◈。 目前基站系统主要由基带处理单元（BBU）及射频拉远单元（RRU）两部分组成✿◈， 通常一台 BBU 对应多台 RRU 设备✿◈。 相比之下✿◈， RRU 芯片的国产化程度更低✿◈，对于国外依赖程度高✿◈。

　　汽车电子对于半导体器件需求以 MCU✿◈、 NOR Flash✿◈、 IGBT 等为主✿◈。 传统汽车内部主要以 MCU 需求较高✿◈，包括动力控制✿◈、安全控制✿◈、发动机控制✿◈、底盘控制✿◈、车载电器等多方面✿◈。新能源汽车还包括电子控制单元 ECU✿◈、功率控制单元 PCU✿◈、电动汽车整车控制单元 VCU✿◈、混合动力汽车整车控制器 HCU✿◈、电池管理系统 BMS 以及逆变器核心部件 IGBT 元件贝博ballbet体育官方网站✿◈。

　　AI 芯片与矿机芯片属于高性能计算✿◈，对于先进制程要求较高✿◈。 在 AI 及区块链场景下✿◈，传统 CPU 算力不足✿◈，新架构芯片成为发展趋势✿◈。当前主要有延续传统架构的 GPU✿◈、 FPGA✿◈、ASIC（TPU✿◈、 NPU 等）芯片路径✿◈， 以及彻底颠覆传统计算架构✿◈，采用模拟人脑神经元结构来提升计算能力的芯片路径✿◈。 云端领域 GPU 生态领先✿◈，而终端场景专用化是未来趋势✿◈。

　　现阶段国产化程度低✿◈， 半导体产业实际依靠全球合作✿◈。 尽管我国半导体产业目前正处于快速发展阶段✿◈，但总体来看存在总体产能较低✿◈， 全球市场竞争力弱✿◈，核心芯片领域国产化程度低✿◈， 对国外依赖程度较高等现状✿◈。 我国半导体产业链在材料✿◈、设备✿◈、制造✿◈、设计等多个高端领域对国外高度依赖✿◈，实现半导体产业自主替代需经历较漫长道路✿◈。

　　中国大陆芯片下游需求端终端市场全备✿◈，供给端有望向中国大陆倾斜✿◈。 （1） 需求端✿◈：下游终端应用市场全备✿◈，规模条件逐步成熟✿◈。随着全球终端产品产能向中国转移✿◈，中国已经成为全球终端产品制造基地✿◈， 2017 年中国汽车✿◈、智能手机出货量占全球比重分别达 29.8%✿◈、33.6%✿◈。芯片需求全面涵盖硅基最新丝路传说私服✿◈、化合物半导体市场✿◈，芯片市场空间巨大✿◈。（2）供给端✿◈：当前中国大陆产值规模居前的 IC 设计✿◈、晶圆代工✿◈、存储厂商寥寥数计✿◈，技术水平尚未达到领先水平✿◈，中高端芯片制造✿◈、化合物半导体芯片严重依赖进口✿◈。随着近些年终端需求随智能手机等产业链而逐渐转移至中国大陆✿◈，需求转移或拉动制造转移✿◈，下游芯片供给端随之开始转移至大陆✿◈。

　　国内政策加速半导体行业发展✿◈。 近年来我国集成电路扶持政策密集颁布✿◈， 融资✿◈、税收✿◈、补贴等政策环境不断优化✿◈。 尤其是 2014 年 6 月出台的《国家集成电路产业发展推进纲要》 ✿◈，定调“设计为龙头✿◈、制造为基础✿◈、装备和材料为支撑”✿◈，以 2015✿◈、 2020✿◈、 2030 为成长周期全力推进我国集成电路产业的发展✿◈：目标到 2015 年✿◈，集成电路产业销售收入超过 3500 亿元✿◈；到 2020 年✿◈，集成电路产业销售收入年均增速超过 20%✿◈； 到 2030 年✿◈，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平✿◈，一批企业进入国际第一梯队✿◈，实现跨越发展✿◈。晶圆制程✿◈。ballbet贝博体育✿◈，贝博体育✿◈！财经新闻✿◈！贝博ballbet体育✿◈，